Pengaruh Temperatur Terhadap Penyerapan SO2 oleh Chilled Water pada SO2 Absorber Unit Chemical Plant PT. Toba Pulp Lestari, Tbk.-Porsea

PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP PENYERAPAN SO2

OLEH CHILLED WATER PADA SO

2

ABSORBER UNIT

CHEMICAL PLANT PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk –

PORSEA

KARYA ILMIAH

WYNDA YANNE OKTAVIA

112401084

PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP PENYERAPAN SO2

OLEH CHILLED WATER PADA SO

2

ABSORBER UNIT

CHEMICAL PLANT PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk –

PORSEA

KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya.

WYNDA YANNE OKTAVIA 112401084

PROGRAM STUDI DIPLOMA 3 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP PENYERAPAN SO2 OLEH CHILLED WATER

PADA SO2 ABSORBER UNIT CHEMICAL PLANT

PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk – PORSEA Kategori : KARYA ILMIAH

Nama : WYNDA YANNE OKTAVIA Nomor Induk Mahasiswa : 11240184

Program Studi : DIPLOMA (D3) KIMIA Departement : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA (USU)

Disetujui di Medan, Juni 2014

Diketahui/ Disetujui oleh : Program studi D3 Kimia Ketua

Dra. EMMA ZAIDAR, M.Si NIP : 195512181987012001

Dosen Pembimbing

Dr. YUGIA MUIS, M.Si NIP : 195310271980032003

Departemen Kimia FMIPA – USU Ketua

Dr. RUMONDANG BULAN, MS NIP : 195408301985032001

PERNYATAAN

PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP PENYERAPAN SO2 OLEH CHILLED WATER DI SO2 ABSORBER PADA UNIT

CHEMICAL PLANT PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk – PORSEA

KARYA ILMIAH

Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2014

WINDA YANNE OKTAVIA 112401084

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa, atas rahmat dan cinta kasih-Nya yang telah dilimpahkan-Nya kepada kita semua, sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Karya Ilmiah ini dengan judul PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP PENYERAPAN SO2 OLEH CHILLED WATER DI SO2 ABSORBER PADA UNIT CHEMICAL PLANT PT.

TOBA PULP LESTARI, Tbk – PORSEAsesuai dengan waktu yang telah

ditentukan.

Karya ilmiah ini merupakan hasil kerja praktek di PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk PORSEA. Karya Ilmiah ini merupakan salah satu persyaratan akademik mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikan Diploma – 3 untuk program studi Kimia Industri diFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Penulis juga menyadari banyak kekurangan dari Karya Ilmiah ini, maka dengan kerendahan hati penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun dari berbagai pihak demi penyempurnaan Karya Ilmiah ini.

Penulis juga menyadari Karya Ilmiah ini tersusun dan terselesaikan dengan baik karena ada campur tangan dari berbagai pihak yang mendukung penulis dalam meyelesaikan Karya Ilmiah ini, oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasi kepada :

1. Kedua orang tua tercinta dan adik-adik sayayang mendukung dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan menyelesaikan Karya Ilmiah ini.

2. Ibu Dr. Yugia Muis, MSiselaku dosen pembimbing dan dosen penasehat akademik, Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS selaku ketua Departement Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, dan Ibu Dra. Emma Zaidar, M.Si selaku ketua Program Study D-3 Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang banyak mengarahkan dan membantu penulis dalam menyelesaikan Karya Ilmiah ini.

3. Bapak selaku pembimbing lapangan dan keluarga besar departement chemical plantPT. Toba Pulp Lestari, Tbk yang telah banyak memberikan sumbangan, pikiran, tenaga, dan waktu kepada penulis sewaktu penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan.

4. Bapak Selaku Learning & Dev. Centre Section Head, para staff di L&D Centre ( Ibu Yanthi Sormin, Bapak Derusman Purba ), dan bapak Jhonny Marpaung selaku staff di LP&C yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti Praktek Kerja Lapangan di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk Parmaksian.

5. Kepada sahabat, Desy Hasibuan, Anneke Lumbantoruan, Selly S. Simanjuntak dan ASJ yang cantik-cantik dan sangat jabir tentunya.

6. Kepada teman – teman seperjuangan saya di kimia industri stambuk 2011 yang selalu memberi dukungan dan motivasi kepada penulis selama masa perkuliahan sampai penulisan Karya Ilmiah ini.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun penulis harapkan dalam sempurnanya tugas akhir ini. Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa Kimia Industri di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Medan, Juni 2014 Penullis

Winda Yanne Oktavia

ABSTRAK

Telah di lakukan pengamatan di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk – Porsea tentang pengaruh temperatur terhadap penyerapan SO2 oleh chilled water pada SO2

absorber. Pengambilan sampel di lakukan sebanyak satu jam sekali setiap harinya. Pada unit gas sulfur dioksida ini, tahap yang menentukan keberhasilan produksi baik dari segi kualitasnya maupun dari segi kuantitasnya adalah tahap penyerapan sulfur dioksida. Penyerapan SO2 pada unit ini menggunakan chilled water (air

dingin yang ditargetkan bertemperatur 8,00 – 8,70 0C). Sesuai dengan pengamatan yang dilakukan, untuk temperatur chilled water sebesar 8,70 0C maka SO2 yang

terserap sebanyak 60,76 kg. Semakin tinggi temperatur chilled water maka penyerapan gas SO2 semakin menurun dan sebaliknya. Penyerapan menggunakan

chilled water dilakukan secara tidak langsung sehingga dapat menurunkan suhu

INFLUENCE OF TEMPERATURE ON THE ABSORPTION OF SO2 BY CHILLED WATER IN SO2 ABSORBER UNIT CHEMICAL PLANT

PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk – PORSEA

ABSRACT

Observations have been done in PT. Toba Pulp Lestari Tbk - Porsea on the effect of temperature on the absorption of SO2 by chilled water on SO2 absorber.

Sampling was done by one hour once a day. At the unit's sulfur dioxide gas, which determines the success of the stage production in terms of both quality and quantity terms is the stage of absorption of sulfur dioxide. Absorption of SO2 in

this unit uses chilled water (cold water temperature target from 8.00 to 8.70 0C). In accordance with the observations made, for the chilled water temperature by 8.70 0C then SO2 is absorbed as much as 60.76 kg. The higher the temperature of

the chilled water absorption of SO2 gas decreases and vice versa. Absorption

using chilled water indirectly so as to lower the temperature and increase the solubility of SO2.

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel Perbedaan adsopsi fisika dan kimia Tabel 2.2 Pengaruh Gas SO2 Terhadap Mahasiswa 20

Tabel 4.1 Data Hasil Pengamatan di Lapangan 29 Tabel 4.2 Data Penganalisaan Gas SO2Dalam Air di Laboratorium 30

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan SO2Yang Terserap dan SO2Yang Tidak Terserap 33

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Diagram neraca bahan untuk klorin isian 17 Gambar 2. Diagram proses penyerapan gas SO2 dengan air 18

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK iv

ABSTRACT v

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR ISI viii

BAB 1. PENDAHULUAN 1

1.1.Latar Belakang 1

1.2.Permasalahan 3

1.3.Tujuan 3

1.3.Manfaat 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1Pembuatan Pulp 4

2.2Sulfur Dioksida (SO2) 9

2.2.1 Sifat-sifat sulfur dioksida 9 2.2.2 Kegunaan Sulfur Dioksida 9 2.2.3 Proses Pembentukan Gas Sulfur Dioksida (SO2) 11

1. Pencairan sulfur 11

2. Pembakaran Sulfur 11

3. Pendinginan pertama gas hasil pembakaran 12 4. Pendingin kedua hasil pembakaran 13 5. Penyerapan Gas Hasil Pembakaran 13 6. Penyimpanan larutan sulfur dioksida 14

2.2.4 Chilled Water 15

1. Trane chiller 15

2. Wiegand chiller 15

2.3 Absorbsi atau Penyerapan Gas 15

2.5.1. Pengertian 15

2.5.2 Neraca Massa Untuk Penyerapan SO2 di Menara Absorbsi 16

2.5 Pencemaran gas sulfur di udara 19

BAB 3. BAHAN DAN METODE 25

3.1. Alat dan Bahan 25

3.1.1. Alat 25

3.1.2. Bahan 26

3.2. Prosedur kerja 27

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 29

4.1. Data 29

4.2. Perhitungan 30

4.3. Pembahasan 38

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 42

5.1. Kesimpulan 42

5.2. Saran 45

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Diera globalisasi ini, dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin canggih kebutuhan kertas semakin bertambah. Indonesia kaya dengan hutan yang ditumbuhi berbagai jenis kayu, memiliki prospek yang sangat cerah untuk mendirikan industri pulp dan kertas. Pulp (bubur kertas) merupakan bahan baku untuk pembuatan kertas yang dapat dibuat dari semua jenis kayu, baik kayu yang berserat pendek (hardwood) maupun kayu yang berserat panjang (softwood). Pulp dan kertas merupakan salah satu komiditi andalan yang diharapkan mampu untuk menunjang perekonomian di Indonesia. Apalagi bahan bakunya banyak tersedia di bumi Indonesia dan didukung dengan jumlah yang terus bertambah.

Hal inilah yang melatarbelakangi didirikannya PT. Toba Pulp Lestari Tbk, untuk memenuhi peningkatan kebutuhan akan kertas dan rayon dalam negeri dan di import dari berbagai negara. PT. Toba Pulp Lestari berlokasi di desa Sosorladang Porsea, yang berproduksi secara komersial dimulai pada tahun 1989. Dimana produksi 70% di eksport ke mancanegara, sisanya untuk kebutuhan pasar domestik. Kapasitas produksi terpasang di pabrik adalah 240.000 ton pulp/tahun. Bahan baku pabrik ini dihasilkan sendiri oleh Hutan Tanaman Industri (HTI) PT. TPL. PT. Toba Pulp Lestari saat ini menggunakan jenis kayu Eucalyptus sebagai

bahan baku dalam pembuatan Pulp dan pohon tersebut akan dewasa kira -kira 7-8 tahun kemudian.

Didalam Industri Pulp, chemical plant atau pabrik kimia adalah pabrik pendukung yang memproduksi bahan kimia untuk pemutihan pulp dan untuk cairan pemasak. Chemical plant mempunyai pabrik-pabrik yang memproduksi berbagai jenis bahan kimia yang salah satunya adalah pabrik sulfur dioksida (SO2

-treatment).

Pengolahan gas sulfur dioksida (SO2 Treatment) adalah merupakan salah

satu bagian proses produksi di pabrik kimia yang khusus menghasilkan larutan sulfurn dioksida (SO2 water).

Proses penyiapan gas sulfur dioksida dilakukan dalam enam tahap utama, yaitu :

1. Pencairan sulfur 2. Pembakaran sulfur

3. Pendinginan pertama gas hasil pembakaran 4. Pendinginan kedua gas hasil pembakaran 5. Penyerapan gas hasil pembakaran

6. Penyiapan larutan sulfur dioksida

Pada unit pengolahan gas sulfur dioksida, tahap yang sangat menentukan keberhasilan produksi baik dari segi kualitasnya maupun dari segi kuantitasnya adalah tahap penyerapan sulfur dioksida. Pada tahap ini penyerapan terjadi pada menara penyerapan (absorber tower). Gas sulfur dioksida yang akan diserap terlebih dahulu didinginkan pada cooler (pendinginan).

Gas SO2 diabsorbsi dengan air dingin yang disebut chilled water

sehingga mendapat penyerapan yang lebih tinggi dan dapat disimpan lebih lama dalam tangki yang berisolasi sehingga tidak terlalu banyak terpengaruh temperatur udara sekitarnya.

Tetapi kerja dari penyerapan ini tidak selamanya berjalan sempurna, melainkan ada juga gas SO2 yang tidak terserap yang dipengaruhi oleh temperatur

media penyerapan yaitu chilled water sehingga akan mempengaruhi produk akhir dari penyerapan.

Sehubungan dengan ditemuinya proses penyerapan yang tidak sempurna diatas maka penulis tertarik untuk membahasnya dengan judul :

“PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP PENYERAPAN SO2 OLEH

CHILLED WATER DI SO2 ABSORBER PADA UNIT CHEMICAL PLANT PT.

TOBA PULP LESTARI, Tbk –PORSEA”

1.2Permasalahan

Pada unit pengolahan gas sulfur dioksida, tahap yang menentukan keberhasilan produksi adalah media penyerapnya yaitu chilled water. Karena pada unit ini PT. Toba Pulp Lestari memakai menara penyerap sistem isian.

1.3Tujuan

a. Untuk mengetahui pengaruh temperatur chilled water terhadap penyerapan SO2

b. Untuk mengetahui kemampuan chilled water terhadap penyerapan SO2 gas

1.4Manfaat

a. _{Memberikan informasi mengenai penyerapan chilled water terhadap} gas SO2

b. _{Mengetahui kemampuan kerja dari proses penyerapan chilled water} terhadap gas SO2

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Pembuatan Pulp

Dalam proses pembuatan pulp ada beberapa tahap yang harus dilakukan, antara lain sebagai berikut :

1. Penyediaan Bahan Baku

Pada dasarnya kayu yang diolah adalah Eucalyptus. Kemudian di angkut ke areal pabrik dengan menggunakan truk-truk pengangkut kayu. Kayu yang ditimbun diumpamakan ke wood room, gelondong-gelondong kayu tersebut dikulit, dipotong-potong, disaring dan disimpan pada tumpukan serpihan kayu yang disebut dengan chip.

2. Tahap penyaringan (Screening)

Tujuan dari penyaringan adalah untuk memperbaiki kualitas produksi pulp dengan proses kimia. Dimana dengan memisahkan serpihan fine dan serpihan yang memiliki ukuran yang lebih besar, maka chip dengan ukuran yang diinginkan dapat diperoleh.

3. Tahap pemasakan (Digester)

Digester adalah bejana bertekanan yang didalamnya serpihan kayu dimasak dengan sejumlah larutan kimia tertentu. Dari hasil pemasakan tersebut dihasilkan sisa cairan pemasak yang disebut lindi hitam sehingga menjadi molekul yang lebih kecil yang larut dalam lindi hitam maka didapat pulp yang lebih baik.

4. Tahap pencucian (Washing)

Pencucian ini dilakukan untuk memisahkan serat dari kotoran-kotoran yang dapat larut dalam air dan untuk menghilangkan sisa-sisa lignin yang masih terikut pada pulp setelah proses pemasakan dengan penambahan natrium karbonat. Bila pencucian kurang sempurna maka akan timbul kerugian pada proses pemutihan sehingga diperlukan bahan pemutih yang besar jumlahnya dan selain itu timbulnya busa serta lendir yang sangat mengganggu pada proses pembuatan pulp.

5. Tahap pemutihan (Bleaching)

Bleaching merupakan suatu perlakuan dengan proses kimia terhadap pulp untuk menghilangkan bahan atau zat pewarna sehingga pulp tersebut memiliki

Brightness yang lebih tinggi. Beberapa tahap pembuatan pulp menjadi putih

dengan bantuan bahan kimia yaitu : Cl2 (Klorin), ClO2 (Klorin Dioksida),

NaOH (Caustic Soda), NaClO (Natrium Hypo Clorit), O2 (Oksigen), SO2

(Sulfur Dioksida), Klor akan bereaksi dengan lignin yang terlarut dalam cairan lindi hitam yang masuk bersama pulp, dan klor melarutkan sisa-sisa lignin sehingga didapat pulp yang lebih putih.

6. Tahap pulping (Pulp Machine)

Pulp machine adalah merupakan integrasi dari bagian operasi pabrik pulp. Pulp machine ini bertujuan untuk mengubah suspensi pulp yang dikirim dari Bleach

pulp menjadi pulp kering dan selanjutnya diproses ke dalam bentuk bal-bal

2.2Sulfur Dioksida (SO2)

2.2.1. Sifat-sifat sulfur dioksida

Sulfur dioksida mempunyai panas pembentukan standar (25 0C) = - 70,86 kkal/grmol. Pada tekanan standar, SO2 murni berupa gas yang tidak berwarna.

Pada prinsipnya, untuk memproduksi SO2 adalah membakar sulfur dengan

oksigen pada temperatur di atas titik didihnya. Konsentrasi gas SO2 yang

dihasilkan tergantung dari temperatur pembakarannya. Semakin tinggi temperatur pembakaran konsentrasi gas SO2 semakin tinggi. Biasanya sulfur dioksida yang

dihasilkan berbentuk larutan yang diperoleh dengan mengabsorbsi SO2.

Sulfur dioksida adalah senyawa oksida sulfur yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

1) Rumus molekul : SO2

2) Berat molekul : 64,06 3) Titik lebur : -75 0C 4) Titik didih : -10 0C

5) Warna : Tidak berwarna

Sulfur dioksida mempunyai unsur-unsur gas baunya tajam. Apabila gas sulfur dioksida langsung kena pada kulit maka kulit bisa terbakar, sulfur dioksida sangat membahayakan bagi manusia dan dapat menyebabkan besi-besi berkarat. (Anonim, 2003)

2.2.2 Kegunaan Sulfur Dioksida

Kegunaan gas sulfur dioksida adalah untuk menetralisir keaktifan dari khlorin dan turunannya yang tidak diharapkan dalam proses operasi.

Penetralisirannya dilakukan dengan mengubah khlorin aktif menjadi ion khlorin yang tidak aktif.

Pemakaian dari larutan sulfur dioksida ada pada bagian internal chemical

plant (pabrik kimia0 yaitu proses akhir dechlorination tank. Anolyte (sisa-sisa

larutan garam dari sel) yang berupa natrium hipoklorit (NaOCl) setelah dielektrolisa yang mengandung 200-225 gr/l NaCl yang masih dapat digunakan untuk menaikkan konsentrasinya di bak pelarut. Karena larutan sisa tersebut masih mengandung klorin yang dapat merusak resin pada alat Ion Exchanger, maka larutan anolyte tersebut harus mengalami pemisahan klorin terlebih dahulu.

Kemudian larutan anolyte tersebutdialirkan ke dalam sebuah tangki yamh diinjeksikan ke dalmmya steam dan larutan HCl pada pH 1,4-1,6. Adapun fungsi penambahan tersebut adalah untuk menghidrolisa anolyte dengan reaksi sebagai berikut :

2 NaOCl + 2 HCl NaCl +NaOCl + Cl2 + H2O

Untuk memastikan dan menyempurnakan reaksi pembebasan klorin pada anolyte tersebut adalah merupakan hasil dari SO2-plant. Sehingga menghasilkan

reaksi sebagai berikut :

2 NaOCl + SO2 Na2SO4 + Cl2

Dari reaksi tersebut di atas dapat diketahui bahwa sulfur yang terdapat pada larutan garam selain berasal dari pembentukan garam juga merupakan hasil oksidasi SO2.

Sedangkan untuk bagian eksternal digunakan pada bleaching plant, zat pemutih yang ditambahkan pada tahap terakhir proses pemutihan adalah sulfur dioksida. Sulfur dioksida adalah sebagai antiklor yang bertujuan untuk

menhilangkan dan memutihkan lignin yang masih tersisa dari proses sebelumnya. Untuk menghentikan kerja dari bahan ClO2, mula-mula diuapkan dan dilarutkan

ke dalam air kemudian ditambahkan ke pabrik pengelatangan sebagai larutan cair yang encer.

Penambahan sulfur dioksida memegang peranan penting dalam proses pemutihan pulp dimana sulfur dioksida berfungsi untuk menetralkan ClO2 atau

sisa residu dan mengoksidasi lignin serta menaikkan brightness sehingga mengurangi pengembalikan warna dari pulp.

2.2.3 Proses Pembentukan Gas Sulfur Dioksida (SO2)

Proses pembentukan gas sulfur dioksida berlangsung dalam 6 tahap utama, yaitu :

1. Pencairan sulfur a. Aliran Proses

Sulfur yang berbentuk padat sebanyak 750 kg/hari diumpankan ke tangki pencairan (melting tank). Temperatur melting tank dijaga pada suhu8 120-130 0C, dengan media pemanas steam bertekanan rendah hal ini dilakukan mengingat titik lebur sebesar 115,2 0C. Karenanya sulfur pada meltibg tank tetap dalam keadaan cair dan siap untuk diumpankan ke tangki pembakaran (furnance). Agar temperatur sulfur tidak mengalami penurunan selama

proses pengumpanan, pada jalur perpipaan dari “melting tank” hingga ke furnance digunakan jenis pipa “doube pipe” dengan media pemanas steam bertekanan rendah.

b. Spesifikasi Peralatan

Berat : 1800 kg Diameter : 1,2 m Panjang : 3,0 m Volume : 3,4 m3 Bahan pengisolasi : Rockwool Ketebalan isolasi : 80 mm 2. Pembakaran Sulfur

a. Aliran Proses

Sulfur yang berfasa cair dikontakkan dengan oksigen dari udara pembakaran.Untuk meningkatkan kesempurnaan proses pembakaran, sulfur diumpamakan dengan cara pengabutan (atominasi) dengan bantuan steam. Hal ini disebabkan dalam keadaan mengkabut, sulfur lebih mudah terbakar sehingga hasil gas sulfur dioksida lebih mudah sempurna terbentuk.

c. Spesifikasi Peralatan

Nama : Furnance

Berat : 1750 kg Diameter : 1,5 m Panjang : 3,3, m Bahan pengisolasi : Rockwood

Ketebalan isolasi : 25 mm 3. Pendinginan pertama gas hasil pembakaran

a.Aliran proses

Gas hasil pembakaran yang terdiri dari SO2, O2, N2 dan zat-zat impurities

pendingin “mill water” hingga temperatur menurun menjadi 70-75 0C. Pada lata ini media pendingin dikontakkan secara berlawanan arah

(counter flow) dan untuk meningkatkan transfer panas dilakukan dengan

mensirkulasikan kembali media pendingin mill water ke menara pendingin.

Kelarutan gas sulfur dioksida dalam mill water pada menara pendingin sulit untuk dicapai, hal ini disebabkan temperatur operasi yang tidak memungkinkan untuk melarutkan gas sulfur dioksida.

b.Spesifikasi Peralatan

Nama : SO2gas cooling water

Berat : 500 kg Diameter : 1,03 m Tinggi : 6,30 m 4. Pendingin kedua hasil pembakaran

a. Aliran proses

Sistem pendingin dilakukan dengan menggunakan “heat exchanger” jenis

shell and tube. Media pendingin yang diumpamakan secara berlawanan arah. Maka temperatur akhir gas hasil pendinginan menurun menjadi 15-20

0

C.

b.Spesifikasi Peralatan

Nama : SO2gas cooler

Berat : 1100 kg Diameter : 0,5 m Kuas Head Transfer : 19,2 m2

Kondisi di SO2 absorber yaitu :

Konsentrasi SO2 solution : 20 gpl

Tekanan supplay SO2 : 3,4 bar

Temperatur Chilled Water : 8 0C Flow Chilled Water : 6,2 m3/jam 5. Penyerapan Gas Hasil Pembakaran

a. Aliran Proses

Gas hasil pembakaran setelah melalui pendinginan tahap kedua dengan temperatur 15-20 0C diumpamakan dari dasar menara absorbsi, sementara

counter flow media penyerap chilled water dialirkan dari puncak menara

dengan sistem semburan (spray). Untuk memperpanjang waktu kontak antara gas dengan media penyerap, menara absorbsi dilengkapi dengan isian jenis shuddle packing. Gas SO2 hasil pembakaran akan terserap sementara

gas-gas yang lain seperti O2 sisa, SO2 yang tidak terserap, N2 dan impurities

lainnya akan terbang ke atmosfer melalui cerobong menara. Produk yang dihasilkan dari proses penyerapan adalah dalam bentuk sulfur dioksida (SO2

water) dengan temperatur akhir 10-15 0C. b.Spesifikasi Peralatan

Nama : SO2gas absorbation tower

Berat : 260 kg Diameter : 0,5 m Tinggi : 9,1 m 6. Penyimpanan larutan sulfur dioksida

Larutan SO2 dengan temperatur sekitar 100C dialirkan ke tangki

penyimpanan. Temperatur fluida dijaga pada 10 0C, hal ini disebabkan pada temperatur 20 0C gas sulfur dioksida akan memisah dengan air. Untuk menjaga kondisi variabel operasi tersebut, padat tangki dilengkapi dengan pengisolasi, sehingga efek transfer panas dapat dicegah.

bSpesifikasi Peralatan

Nama : SO2 water storage tank

Bentuk : silinder vertical

Diameter : 5,2 m Tinggi : 6,1 m 2.2.4 Chilled Water

Chilled water adalah air dingin yang ditargetkan bertemperatur 8 0C yang digunakan untuk mengabsorbsi sulfur dioksida dan proses pendinginan pada alat-alat pendingin tertentu.

Chilled water terdiri dari dua jenis, yaitu :

1. Trane chiller

Yang beroperasi berdasarkan beda tekanan yang menyebabkan pendingin mengakami penurunan temperatur dan mengambil panas dari air byang hendak didinginkan.

2. Wiegand chiller

Yang beroperasi juga berdasarkan titik didih yang rendah pada tekanan yang rendah dengan mengambil panas dari air itu sendiri.

Sistem Chilled water yaitu :

Temperatur Chilled water : 8 – 10 0C Pemakaian Colling water 270C : 470 m3/jam Konsumsi Mill water 270C : 63 m3/jam Total daya listrik penggerak moto : 101 Kw (Anonim. 2002)

2.3 Absorbsi atau Penyerapan Gas

2.3.1. Pengertian

Menurut Warren L.Mc.Cabe, absorbsi adalah peristiwa terserapnya suatu zat (absorbat) oleh zat lain (absorbent). Absorbsi merupakan salah satu cara untuk memisahkan atau mengurangi kadar suatu konstituen dalam fase gas dengan menggunakan solvent penyerap tertentu secara selektif yang dapat melarutkan atau menyerap konstituen yang diinginkan. Solvent penyerap harus dipilih secara tepat baik ditinjau dari sifat-sifat fisik, kimia ataupun harga dan batas-batas pemakaiannya.

Operasi penyerapan gas yang dijalankan dengan cara mengontakkan campuran gas dengan cairan tertentu, dengan tujuan salah satu atau beberapa dari komponen yang terdapat gas tersebut terserap oleh cairan. Pada umumnya, proses penyerapan dilakukan dalam menara penyerap (absorber) baik yang tersusun dari sejumlah tray (tray tower) maupun yang berisi sejumlah bahan isian pada ketinggian tertentu (packed tower).

Absorbsi termasuk pemisahan menurut dasar operasi difusional dimana transfer massa berlangsung dengan cara difusi antar dua fase yang saling mengadakan kontak.

a. Memurnikan gas

b. Menghilangkan komponen zat yang berbahaya dan yang tidak diinginkan c. Mengumpulkan komponen yang berharga

d. Pembentukan persenyawaan kimia dari suatu bahan penyerap dengan suatu komponen tertentu dari campurannya.

Berdasarkan sifatnya maka peristiwa absorbsi digolongkan dalam dua bagian, yaitu :

a. Absorbsi fisis

Absorbsi fisis adalah operasi penyerapan suatu zat dengan menggunakan pelarut (solvent) dan penyerapan berlangsung semata-mata karena pelarutan zat terlarut (solute) dalam pelarut.

b. Absorbsi kimiawi

Absorbsi kimiawi adalah operasi penyerapan suatu zat dengan pelarut, dimana peristiwa penyerapan terjadi untuk membentuk suatu zat.

2.3.2. Neraca Massa Untuk Penyerapan SO2 di Menara Absorbsi

Untuk menghitung jumlah perolehan dari larutan hasil absorbsi atau larutan produk dapat dilakukan dengan metode neraca pada bahan absorbsi.

Menurut Warren L.Mc.Cabe, gas yang mengandung zat terlarut disebut gas kaya atau gas gemuk (rich gas), masuk ke ruang pendistribusian yang terdapat dibawah isisan dan mengalir ke atas melalui celah-celah antara isian, berlawanan arah dengan aliran zat cair. Isian itu memberikan permukaan yang luas untuk kontak antara zat cair dan gas dan membantu terjadinya kontak yang akrab anatara kedua fase. Zat terlarut yang ada dalam gas diserap oleh zat cair segar yang masuk ke dalam menara, zat cair itu makin lama akan makin kaya akan zat terlarut, dan

zat pekat antara cairan kuat yang terjadi keluar dari bawah menara absorber mealalui lubang yang ada dibawah menara. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

La, Xa Va, Ya

Vb, Yb Lb, Xb

Gambar 1. Diagram neraca bahan untuk klorin isian

Keterangan :

La = laju larutan masuk ke dalam menara

Xa = konsentrasi atau komposisi larutan masuk

Lb = laju larutan produk keluar

Xb = konsentrasi larutan keluar

Va = laju gas keluar

Ya = konsentrasi atau kadar gas keluar

Yb = konsentrasi atau kadar gas masuk

Udara + H2O, Lo (kg mol/jam)

SO2 X2 (encer)

AY2

X1 (pekat)

BY1

H2O + SO2

Udara + SO2

Gambar 2. Diagram proses penyerapan gas SO2 dengan air

X = SO2/H2O (perbandingan mol)

Y = SO2/udara (perbandingan mol)

G = laju udara

Neraca bahan untuk SO2 bila operasinya kontiniu dan keadaan steady

state tercapai adalah :

SO2 keluar = GoY2 + LoX1

Neraca bahannya adalah SO2 masuk sama dengan SO2 keluar yaitu :

GoY1 + LoX2 = GoY2 + LoX1

Go (Y2-Y1) = Lo (X1-X2)

Atau Y2-Y1 = (Lo/Go) (X1-X2)

(Warren L. Mc Cabe, julian C. Smith dkk. 1993)

2.4 Pengertian Adsorpsi menurut Sukardjo

a. Pengertian Adsorpsi

Adsorpsi merupakan suatu proses kimia ataupun fisika yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas , terikat kepada suatu padatan atau cairan (disebut: zat penjerap, adsorben) dan akhirnya membentuk suatu lapisan film (disebut: zat terjerap, adsorbat) pada permukaannya. Berbeda dengan absorpsi yang merupakan penyerapan fluida oleh fluida lainnya dengan membentuk suatu larutan.

Dengan demikian dapat disimpulkan:

Adsorpsi --> peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain

Adsorbat à senyawa terlarut yang dapat terserap

Adsorben àpadatan dimana di permukaannya terjadi pengumpulan senyawa yang diserap

Dalam pengertian lain menyatakan adsorpsi merupakan suatu peristiwa penyerapan pada lapisan permukaan atau antar fasa, dimana molekul dari suatu materi terkumpul pada bahan pengadsorpsi atau adsorben.

Selain zat padat, adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi dapat terjadi antara :

· zat padat dan zat cair, · zat padat dan gas, · zat cair dan zat cair · gas dan zat cair.

Menurut Sukardjo bahwa molekul-molekul pada permukaan zat padat atau zat cair, mempunyai gaya tarik ke arah dalam, karena tidak ada gaya-gaya yang mengimbangi. Adanya gaya-gaya ini menyebabkan zat padat dan zat cair, mempunyai gaya adsorpsi. Adsorpsi berbeda dengan absorpsi. Pada absorpsi zat yang diserap masuk ke dalam adsorben sedang pada adsorpsi, zat yang diserap hanya pada permukaan.

Jumlah zat yang diadsorpsi pada permukaan adsorben merupakan proses berkesetimbangan, sebab laju adsorpsi disertai dengan terjadinya desorpsi. Pada awal reaksi, peristiwa adsorpsi lebih dominan dibandingkan dengan peristiwa desorpsi, sehingga adsorpsi berlangsung cepat. Pada waktu tertentu peristiwa adsorpsi cenderung berlangsung lambat, dan sebaliknya laju desorpsi cenderung meningkat. Ketika laju adsorpsi adalah sama dengan laju desorpsi sering disebut sebagai keadaan berkesetimbangan. Waktu tercapainya keadaan setimbang pada proses adsorpsi adalah berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh jenis interaksi yang terjadi antara adsorben dengan adsorbat. Secara umum waktu tercapainya kesetimbangan adsorpsi melalui mekanisme fisika (fisisorpsi) lebih cepat dibandingkan dengan melalui mekanisme kimia atau kemisorpsi

Berdasarkan proses terjadinya ada dua jenis adsorbsi, yaitu Adsorbsi kimia dan adsorbsi fisika. Berikut masing- masing penjelasannya.

1. adsorpsi fisika (Physisorption)

interaksi yang terjadi antara dasorben dan adsorbat adalah gaya Van der Walls dimana ketika gaya tarik molekul antara larutan dan permukaan media lebih besar daripada gaya tarik substansi terlarut dan larutan, maka substansi terlarut akan diadsorpsi oleh permukaan media. Adsorbsi fisika ini memiliki gaya tarik Van der Walls yang kekuatannya relatif kecil. Molekul terikat sangat lemah dan energi yang dilepaskan pada adsorpsi fisika relatif rendah sekitar 20 kJ/mol.

Contoh :

Adsorpsi oleh karbon aktif. Karbon aktif merupakan senyawa karbon yang diaktifkan dengan cara membuat pori pada struktur karbon tersebut. Aktivasi karbon aktif pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan struktur berpori dan luas permukaan adsorpsi yang besar. Semakin besar luas permukaan, maka semakin banyak substansi terlarut yang melekat pada permukaan media adsorpsi.

2. adsorpsi kimia (Chemisorption)

Chemisorption terjadi ketika terbentuknya ikatan kimia (bukan ikatan van Dar Wallis) antarasenyawa terlarut dalam larutan dengan molekul dalam media. Chemisorpsi terjadi diawali dengan adsorpsi fisik, yaitu partikel adsorbat tertarik ke permukaan adsorben melalui gaya Van der Walls atau bisa melalui ikatan hidrogen. Dalam Chemisorbption partikel melekat pada permukaan dengan membentuk ikatan kimia (biasanya ikatan

kovalen), dan cenderung mencari tempat yang memaksimumkan bilangan koordinasi dengan substrat.

Contoh : Ion exchange.

Tabel 2.1 Perbedaan adsorpsi fisika dan kimia

Adsorpsi fisika Adsorpsi kimia

Molekul terikat pada adsorben oleh gaya Van der Walls

Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia

Mempunyai entalpi reaksi -4 sampai -40 kJ/mol

Mempunyai entalpi reaksi -40 sampai 800kJ/mol

Dapat membentuk lapisan multilayer

Membentuk lapisan Monolayer

Adsorpsi hanya terjadi pada suhu dibawah titik didih adsorbat

Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat

Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat

Tidak melibatkan energi aktivasi tertentu

Melibatan energi aktivasi tertentu

Bersifat tidak spesifik Bersifat sangat spesifik

2.5 Pencemaran gas sulfur di udara

Udara adalah suatu kesatuan ruangan, dimana makhluk hidup berada di dalamnya. Udara atmosfer merupakan campuran gas yang terdiri dari sekitar 78% Nitrogen, 20% oksigen, 0,93% Argon, 0,03% Karbon monoksida dan sisanya

terdiri dari Neon, Helium, Metan dan Hidrogen. Udara dikatakan “normal “ dan

dapat mendukung kehidupan manusia, apabila komposisinya seperti tersebut diatas. Sedangkan apabila terjadi penambahan gas lain, apalagi yang menimbulkan gangguan serta perubahan dari komposisi, maka dikatakan udara sudah tercemar. Pencemaran udara adalah adanya atau masuknya salah satu atau lebih zat pencemar di udara, dalam jumlah dan waktu tertentu, yang dapat menimbulkan gangguan pada manusia, hewan, tumbuhan, dan benda-benda lainnya. (Undang-undang no 4 tahun 1982 tentang pokok-pokok pengelolaan lingkungan hidup).

Secara umum terdapat 8 parameter pencemar udara yaitu, debu, NH3, Pb, CO, SO2, hidrokarbon, NOX, dan H2S, yang secara bersamaan maupun sendiri-sendiri memiliki potensi bahaya bagi lingkungan, yang meliputi dampak bagi kesehatan masyarakat, hewan, tanaman maupun bagi material (benda) seperti bangunan, logam dll.

Gas SO2 (sulfur dioksida), merupakan gas polutan yang banyak dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil yang mengandung unsur belerang seperti minyak, gas, batubara, maupun kokas. Disamping SO2, pembakaran ini juga menghasilkan gas SO3, yang secara bersama-sama dengan gas SO2 lebih dikenal sebagai gas SOx (sulfur oksida). Akibat utama pencemaran gas sulfur oksida, khususnya SO2 terhadap manusia adalah terjadinya iritasi pada system

pernapasan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa iritasi tenggorokan terjadi pada konsentrasi SO2 sebesar 5 ppm atau lebih. Bahkan pada beberapa individu yang sensitive, iritasi sudah terjadi pada paparan 1-2 ppm saja. Untuk penderita yang mempunyai penyakit kronis pada system pernapasan dan kardiovaskular dan lanjut usia gas ini merupakan polutan yang berbahaya karena dengan paparan yang rendah saja ( 0,2 ppm) sudah dapat menyebabkan iritasi tenggorokan. Lebih lengkap, pada Table 1 ditunjukkan pengaruh SO2 dalam berbagai kadar (ppm) terhadap kesehatan manusia.

Tabel 2.2 : Pengaruh Gas SO2 Terhadap Manusia

Kadar (ppm)

Dampaknya Terhadap Manusia

3 – 5 - Jumlah minimum yang dapat dideteksi Baunya

8 – 12 _- jumlah minimum yang segera mengakibatkan iritasi tenggorokan 20 - Jumlah minimum yang mengakibatkan

iritasi pada mata

- Dapat menyebabkan batuk

- Jumlah maksimum yang diperbolehkan untuk paparan yang lama

50 -100

- Jumlah maksimum yang dibolehkan untuk paparan yang singkat ( + 30 menit) 400 – _- Sudah berbahaya walaupun dalam

500 Paparan yang singkat (Philip Kristanto,2002)

BAB 3

BAHAN DAN METODOLOGI

3.1 Peralatan dan bahan

3.1.1 Alat-alat yang digunakan

a. Di lapangan

1) Sulfur Melting Tank (tangki pencairan sulfur)

Sulfur yang berbentuk padatan sebelum mengalami proses pembakaran terlebih dahulu dicairkan pada alat ini, dengan menjaga temperatur pada 120-130 oC. Sulfur mencair pada temperatur 114,5 oC dan akan mendidih pada temperatur 445 oC. Sebagai media pemanas menggunakan steam bertekanan rendah.

2) Sulfur Pump (pompa sulfur cair)

Yaitu alat untuk mengalirkan cairan sulfur guna diumpankan ke dalam tungku pembakaran sulfur.

3) Air Blower (penghembusan udara)

Alat ini berfungsi untuk mengalirkan udara pembakaran ke dalam tungku pembakaran sulfur.

4) Sulfur Furnance (tungku pembakaran sulfur)

Yaitu alat yang berfungsi sebagai tempat terjadinya proses pembakaran sulfur. Dimana, sulfur cair diumpankan ke dalam alat ini untuk

dikontakkan dengan udara pembakaran sehingga menghasilkan gas sulfur dioksida. Dimana temperatur pembakaran dijaga 700-800 oC.

5) SO2 Gas Cooling Tower (menara pendingin gas SO2)

Gas hasil pembakaran dikirim ke alat ini untuk mengalami pendinginan pertama dengan media pendingin air, sehingga temperatur turun menjadi 100-75 oC.

6) SO2 Gas Cooler (pendingin gas SO2)

Gas sulfur dioksida yang keluar dari cooli8ng tower selanjutnya didinginkan dengan alat pendingin, sehingga temperatur gas turun menjadi 15-20 oC.

7) SO2 Absorbtion Tower (median penyerapan gas SO2)

Yaitu sebuah menara penyerap gas sulfur dioksida dengan media penyerap

adalah chilled water, dengan jenis isian “saddle packing”.

8) SO2 Water Storage Tank (tangki penyimpanan larutan SO2)

Larutan SO2 yang merupakan hasil penyerapan di simpan dalam alat ini,

dan siap untuk didistribusikan. b. Di laboratorium

1. Digital buret 2. Erlenmeyer 3. Pipet

3.1.2 Bahan-bahan yang digunakan

a. Di lapangan

1) Sulfur (belerang)

2) Oksigen dari udara pembakaran b. Di laboratorium

1) SO2 Water

2) Larutan Iodium 0,1 N 3) Larutan Indikator

4) Larutan Natrium Tiosulfat 0,1 N 3.2 prosedur

3.2.1 Di lapangan

Proses pembuatan SO2 di SO2 plant

Dicairkan Sulfur (S) yang dalam bentuk padatan pada alat Sulfur Melting tank (tangki pencairan sulfur) , sebagai media pemanasnya digunakan steam bertekanan rendah.

Dijaga temperatur pada Sulfur Melting Tank(Tangki Pencairan Sulfur) yaitu 130-135 0C, jika digunakan suhu 1450C maka sulfur akan membeku kembali.

Di alirkan sulfur cair dengan bantuan pompa sulfur cair ke tungku pembakaran sulfur (sulfur burner).

Temperatur pembakaran pada sulfur burner dijaga 780 – 805 0C. Didinginkan gas hasil pembakaran di Cooling Tower dengan media pendingin air secara kontak langsung sehingga temperatur gas turun menjadi 75-100 0C.

Didinginkan gas sulfur dioksida yang keluar dari cooling tower dengan menggunakan alat pendingin atau disebut Cooler, sehingga temperatur gas turun menjadi 15- 200 C.

Diserap gas Sulfur dioksida dengan menggunakan menara penyerap (Absorbtion Tower) dengan media penyerap air dimana jenis isian

pada menara penjerap adalah “Saddle Packing”.

Dialirkan larutan SO2 yang terbentuk dari hasil penyerap untuk

3.2.2 Di laboratorium

Prosedur kerja untuk memproleh kadar SO2 adalah sebagai berikut :

a. Dipipet sampel sebanyak 2 ml, dimasukkan ke dalam erlenmeyer b. Ditambahkan larutan iodium 0,1 N sebanyak 10 ml

c. Kemudian ditambahkan beberapa tetes indikator amilum

d. Lalu dititrasi dengan larutan Natrium Tiosulfat 0,1 N, dicatat volume (ml) yang dipakai sebagai sebagai A.

Kadar SO2 yang diperoleh :

SO2 =

Dimana :

A = Volume larutan Natrium Tiosulfat

B = Volume sampel N1 = Normalitas I2

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4. 1 Hasil

Data-data hasil kerja praktek diambil sekali dalam 24 jam. Data-data tersebut dibutuhkan untuk pembahasan masalah yang terdapat dilapangan tempat kerta praktek.

Tabel 4.1. Data Hasil Pengamatan di Lapangan

No Konsumsi Sulfur (kg/hari) Temperatur Burner

(oC)

Flow Udara (m3/jam)

Flow

Chilled

Water

(m3/jam)

Temperatur

Chilled

Water

(oC)

1 774,60 780 136 6,2 8,70 2 818,69 785 140 6,2 8,65 3 855,26 790 144 6,2 8,25 4 915,69 795 148 6,2 8,15 5 942,23 800 151 6,2 8,10 6 953,28 805 153 6,2 8,00

Tabel 4.2. Data penganalisaan Gas SO2 dalam air di Laboratorium

No. Volume sampel (ml) Volume Larutan Thio 0,1 N Terpakai (ml)

1 2 3,875

2 2 3,600

3 2 3,3125

4 2 2,9375

5 2 2,750

6 2 2,73125

4. 2 Perhitungan

1. Menghitung berat sulfur yang diumpankan

Pemakaian sulfur sebanyak 774,60 kg/hari, maka untuk 1 jam operasi yang digunakan adalah

S =

= 32,2750 kg/jam

2. Menghitung berat SO2 yang terbentuk :

S + O2 SO2

Mol SO2 = Mol O2 = Mol

= 1,0065 kmol/jam

Berat SO2 yang terbentuk = kmol x BM

= 1,0065 kmol/jam x 64,0628 kg/kmol

= 64,4792 kg/jam

3. Menghitung konsentrasi SO2 dalam air

Melalui penganalisaan di dapat data sebagai berikut :

( A ) Volume larutan Thio = 3,875 ml

( B ) Volume sampel = 2 ml

( N1 ) Normalitas I2 = 0,1 N

( N2 ) Normalitas Thio = 0,1 N

= 9,8 gr/l

4. Menghitung produk SO2 dalam air (SO2 yang terserap)

- Konsentrasi SO2 dalam air : 9,80 gr/l

- Flow Chilled Water : 6,2 m3/jam

Menghilangkan produk SO2 dalam air, dapat memakai rumus sebagai berikut :

SO2 produk (kg/jam) = Flow Chilled Water (m3/ jam) x konsentrasi SO2

dalam air (gr/l)

= 6,2 m3/jam x 1000 ltr/m3 x 9,80 gr/l x 1 kg/ 1000gr

= 60,7600 kg/jam

Maka berat SO2 yang terserap = 60,7600 kg/jam

5. Menghitung SO2 yang tidak terserap (terbuang)

- SO2 yang terserap = 60,7600 kg

Maka SO2 yang tidak terserap :

SO2 yang tidak terserap = SO2 yang terbentuk - SO2 yang terserap

= 64,4792 kg – 60,7600 kg

= 3,7192 kg

Tabel 4.3 Hasil perhitungan SO2 yang terserap dan SO2 yang tidak terserap

No Temperatur

Chilled Water

(oC)

Konsentrasi SO2 dalam air

(gr/l) SO2 Terbentuk (kg) SO2 Terserap (kg) SO2 Yang Tidak Terserap (kg) 1 8,70 9,8 64,4792 60,76 3,7192 2 8,65 10,24 68,1500 63,488 4,662 3 8,25 10,90 71,1929 67,58 3,6129 4 8,15 11,30 76,2283 70,06 6,1683 5 8,10 11,60 78,4384 71,92 6,5184 6 8,00 11,63 79,3545 72,106 7,2485

6. Perhitungan garis regresi

Dari data-data yang diperoleh berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan, maka yang digunakan untuk menyelesaikan masalah temperatur terhadap

penyerapan SO2, yakni menentukan temperatur Chilled Water yang tepat agar

diperoleh penyerapan sulfur dioksida yang maksimal. Yaitu dengan menggunakan teori statistic dengan pendekatan garis regresi menurut persamaan :

Y = a + bx

Dimana : X adalah temperatur Chilled Water (oC) dan dimana Y adalah SO2

yang terserap.

Untuk memperoleh konstanta a dan b pada persamaan garis regresi linear dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Untuk mengetahui kuat atau tidaknya hubungan antara x dan y digunakan nilai koefisien korelasi yang mempunyai batas harga sebesar -1 sampai +1. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :

Tabel 4.4 Analisa persamaan Regresi Linear Sederhana

No Temperatur

Chilled Water

(X)

SO2

Yang Terserap (Y)

X2 Y2 XY

1 8,70 60,76 75,6900 3691,7776 528,612 2 8,65 63,48 74,8225 4029,7104 549,102 3 8,25 67,58 68,0625 4567,0564 557,535 4 8,15 70,06 66,4225 4908,4036 570,989 5 8,10 71,92 65,6100 5172,4864 582,552 6 8,00 72,10 64,0000 5198,4100 576,800 49,85 405,90 414,6075 2767,8444 3365,590

Keterangan :

n = Banyak percobaan

x = Jumlah temperatur Chilled Water

y = Jumlah SO2 yang terserap

Dari tabel diperoleh :

n = 6 x = 49,85 y = 405,90 x2 = 414,6075 y2 = 27567,8444

xy = 3365,590

Rumus analisa regresi linear sederhana :

Y = a + bx

= 196, 1955

:

b = -15,4718

Maka persamaan garis regresinya menjadi :

Y = 196,1955 – 15,4718 X

Sedangkan untuk mencari koefisien korelasi ( r ) dari persamaan regresi linier diatas dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :

7. Material Balance SO2 Treatment

Basis perhitungan 1 jam operasi

Flow udara pembakaran = 136 m3/jam

Kebutuhan sulfur = 32,2750 kg/jam

Flow Chilled Water = 6,2 m3/jam

n udara pembakaran = PV/RT

= 5,5587 k-mol

n O2 = (0,21) (5,5587 kmol) x BM O2

= 1,1673 k-mol x BM O2

= 1,1673 kmol x 28,8503 kg/kmol

= 37,3536 kg

n N2 = ( 0,79 ) (5,5587 kmol) x BM N2

= 4,3913 k-mol x BM N2

= 4,3913 kmol x 28,0314 kg/mol

SO2yang terbentuk = x BM SO2

= x 64,0628 kg/mol

= 64,4792 kg/jam

Secara teoritis :

O2 yang terbentuk tiap 1 jam = 32,2750 kg

Sehingga exess O2 = nO2– SO2 yang terbentuk

= 37,3536 kg – 32,2750 kg

= 5,0786 kg

N2 keluar furnace =122,9564 kg

Maka :

SO2 produk (kg/jam) = Flow Chilled Water (m3/ jam) x konsentrasi SO2

dalam air (gr/l)

= 6,2 m3/jam x 1000 ltr/m3 x 9,80 gr/l x 1 kg/ 1000gr

= 60,7600 kg/jam

SO2 yang tidak terserap = SO2 yang terbentuk - SO2 yang terserap

= 64,4792 kg – 60,7600 kg

Flow Chilled Water = 6,2 m3/ jam

= 6200 kg

Sehingga :

Material Balance pada absorption tower adalah

Masuk :

SO2 = 64,4792 kg

O2 = 3,0786 kg

N1 = 122,9564kg

H2O (Chilled Water ) = 6200kg

Total = 6392,5142 kg

Keluar :

SO2 (yang terserap) = 60,76 kg

SO2 (yang tidak terserap) = 3,7192 kg

O2 yang tidak terserap = 5,0786 kg

N2 yang tidak terserap = 122,9564 kg

H2O (Chilled Water) = 6200 kg

Gambar Proses Penyerapan Gas SO2 di SO2 Absorber

CHILLED WATER GAS TO ATMOSPHIRE H2O = 6200 kg SO2 = 3,7192

O2 = 5,0786

N2 = 122,9564

FEED GAS PRODUCT

SO2 = 64,4792 SO2 = 60,76 kg

O2 = 5,0786

N2 = 122,9564

4.3 Pembahasan

Proses penyerapan gas sulfur dioksida pada pabrik kimia PT. Toba Pulp Lestari memakai menara penyerap sistemmenara isian. Jalannya penyerapan ini adalah dengan mengontakkan kedua fluida secara berlawanan arah di dalam menara tersebut, dimana dalam proses ini gas SO2 dialirkan dari dasar menara

penyerap. Sedangkan media penyerapnya adalah chilled water yang dispray dari bagian atas menara dapat memberikan hasil berupa larutan SO2 dengan

konsentrasi yang diharapkan sekitar 9 – 12 gr/l gas SO2 terserap.

A B S

O T R O P W T E I R O

Gas SO2 absorbsi dengan air dingin yang disebut chilled water sehingga

mendapat penyerapan yang lebih tinggi dan dapat disimpan lebih lama dalam dalam tangki yang berisolasi sehingga tidak terlalu banyak terpengaruh temperatur udara sekitarnya.

Tetapi kerja dari penyerapan ini tidak selamanya berjalan dengan sempurna, melainkan ada gas SO2 yang tidak terserap sehingga akan mempengaruhi produk

akhir dari penyerapan.

Dan salah satu yang mempengaruhi penyerapan SO2 tersebut adalah temperatur

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5. 1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil kerja lapangan serta hasil pembahasan (perhitungan) yang dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Hubungan antara temperatur chilled water terhadap penyerapan SO2 yaitu

semakin tinggi temperatur chilled water maka penyerapan gas SO2

semakin menurun dan sebaliknya.

2. Setelah melihat perhitungan maka temperatur chilled water yang terbaik untuk penyerapan sulfur dioksida adalah temperatur 8 oC dengan SO2 yang

terserap adalah sebesar 72,106 kg.

5. 2 Saran

Diharapkan pada proses absorbsi SO2 gas menjadi SO2 liquid sebaiknya

temperatur chilled water harus dijaga 8 -10 oC agar penyerapan SO2 lebih

tinggi dan dapat disimpan lebih lama dalam tangki yang berisolasi sehingga tidak terlalu banyak terpengaruh temperatur udara sekitarnya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2000. Chemical Plant Training Manual. Porsea. PT.Toba Palp Lestari, Tbk.

Anonim. 2002. Standart Technical Procedures. Porsea. PT.Toba Palp Lestari, Tbk. Anonim. 2003. Chemical plant. Porsea. PT. Toba Pulp Lestari, tbk

Brine,C.J; 1984, Chitin : Accomplishment and Perspectives in Chitin, Chitosan and Related

Enzymes, Academic Press Inc, Orlando, Florida.

Kristanto P, 2002, “Ekologi Industri”, Edisi Pertama, Cetakan Pertama. Jakarta :

Erlangga.

Sukardjo. 2002. Kimia Fisika. Jakarta : Rineka Cipta

Warren L. Mc Cabe, julian C. Smith dkk.1993. Operasi Teknik Kimia. Jilid 2. Edisi ke empat. Jakarta : erlangga.

SO2yang terbentuk = x BM SO2

= x 64,0628 kg/mol

= 64,4792 kg/jam

Secara teoritis :

O2 yang terbentuk tiap 1 jam = 32,2750 kg

Sehingga exess O2 = nO2– SO2 yang terbentuk

= 37,3536 kg – 32,2750 kg

= 5,0786 kg

N2 keluar furnace =122,9564 kg

Maka :

SO2 produk (kg/jam) = Flow Chilled Water (m3/ jam) x konsentrasi SO2

dalam air (gr/l)

= 6,2 m3/jam x 1000 ltr/m3 x 9,80 gr/l x 1 kg/ 1000gr

= 60,7600 kg/jam

SO2 yang tidak terserap = SO2 yang terbentuk - SO2 yang terserap

= 64,4792 kg – 60,7600 kg

Flow Chilled Water = 6,2 m3/ jam

= 6200 kg

Sehingga :

Material Balance pada absorption tower adalah

Masuk :

SO2 = 64,4792 kg

O2 = 3,0786 kg

N1 = 122,9564kg

H2O (Chilled Water ) = 6200kg

Total = 6392,5142 kg

Keluar :

SO2 (yang terserap) = 60,76 kg

SO2 (yang tidak terserap) = 3,7192 kg

O2 yang tidak terserap = 5,0786 kg

N2 yang tidak terserap = 122,9564 kg

H2O (Chilled Water) = 6200 kg

Gambar Proses Penyerapan Gas SO2 di SO2 Absorber

CHILLED WATER GAS TO ATMOSPHIRE

H2O = 6200 kg SO2 = 3,7192

O2 = 5,0786 N2 = 122,9564

FEED GAS PRODUCT

SO2 = 64,4792 SO2 = 60,76 kg

O2 = 5,0786 N2 = 122,9564

4.3 Pembahasan

Proses penyerapan gas sulfur dioksida pada pabrik kimia PT. Toba Pulp Lestari memakai menara penyerap sistemmenara isian. Jalannya penyerapan ini adalah dengan mengontakkan kedua fluida secara berlawanan arah di dalam menara tersebut, dimana dalam proses ini gas SO2 dialirkan dari dasar menara penyerap. Sedangkan media penyerapnya adalah chilled water yang dispray dari bagian atas menara dapat memberikan hasil berupa larutan SO2 dengan konsentrasi yang diharapkan sekitar 9 – 12 gr/l gas SO2 terserap.

A B S

O T

R O

P W

T E

I R

O N

Gas SO2 absorbsi dengan air dingin yang disebut chilled water sehingga mendapat penyerapan yang lebih tinggi dan dapat disimpan lebih lama dalam dalam tangki yang berisolasi sehingga tidak terlalu banyak terpengaruh temperatur udara sekitarnya.

Tetapi kerja dari penyerapan ini tidak selamanya berjalan dengan sempurna, melainkan ada gas SO2 yang tidak terserap sehingga akan mempengaruhi produk akhir dari penyerapan.

Dan salah satu yang mempengaruhi penyerapan SO2 tersebut adalah temperatur dari pada media penyerapannya yaitu chilled water.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5. 1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil kerja lapangan serta hasil pembahasan (perhitungan) yang dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Hubungan antara temperatur chilled water terhadap penyerapan SO2 yaitu semakin tinggi temperatur chilled water maka penyerapan gas SO2 semakin menurun dan sebaliknya.

2. Setelah melihat perhitungan maka temperatur chilled water yang terbaik untuk penyerapan sulfur dioksida adalah temperatur 8 oC dengan SO2 yang terserap adalah sebesar 72,106 kg.

5. 2 Saran

Diharapkan pada proses absorbsi SO2 gas menjadi SO2 liquid sebaiknya temperatur chilled water harus dijaga 8 -10 oC agar penyerapan SO2 lebih tinggi dan dapat disimpan lebih lama dalam tangki yang berisolasi sehingga tidak terlalu banyak terpengaruh temperatur udara sekitarnya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2000. Chemical Plant Training Manual. Porsea. PT.Toba Palp Lestari, Tbk.

Anonim. 2002. Standart Technical Procedures. Porsea. PT.Toba Palp Lestari, Tbk. Anonim. 2003. Chemical plant. Porsea. PT. Toba Pulp Lestari, tbk

Brine,C.J; 1984, Chitin : Accomplishment and Perspectives in Chitin, Chitosan and Related

Enzymes, Academic Press Inc, Orlando, Florida.

Kristanto P, 2002, “Ekologi Industri”, Edisi Pertama, Cetakan Pertama. Jakarta : Erlangga.

Sukardjo. 2002. Kimia Fisika. Jakarta : Rineka Cipta

Warren L. Mc Cabe, julian C. Smith dkk.1993. Operasi Teknik Kimia. Jilid 2. Edisi ke empat. Jakarta : erlangga.